劉銀慶

(貴州大方發(fā)電有限公司，貴州 畢節(jié) 551600)

0 引言

隨著電力行業(yè)改革的不斷深化，廠網(wǎng)分開、競價上網(wǎng)等政策的逐步實施，降低廠用電率和發(fā)電成本已成為發(fā)電廠努力追求的經(jīng)濟目標。

貴州大方發(fā)電有限公司(以下簡稱大方公司)#1～#4機組2臺引風機連續(xù)運行且常常處于變負荷運行狀態(tài)，普遍存在著耗能高、噪音大的問題，節(jié)能潛力巨大。為確保華電集團公司“十一五”節(jié)能減排目標的實現(xiàn)，大方公司根據(jù)華電集團公司統(tǒng)一部署，對大方公司#1，#3機組6 kV引風機進行變頻改造。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行方式

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

大方公司#1，#3機組引風機采用國電南京自動化股份有限公司ASD6000S-1120型高壓變頻設(shè)備。設(shè)備采用“一拖一自動旁路”的接入方案(如圖1所示)，即單套變頻器帶1臺引風機電機運行的方案。

圖1 #1，#3鍋爐引風機變頻設(shè)備接入方案

在圖1中，1DL，2DL，3DL為3臺斷路器，分別安裝在2個斷路器柜內(nèi)，2DL，3DL實現(xiàn)電氣互鎖。

1.2 設(shè)備名稱命名

1DL，引風機A/B變頻進線開關(guān);2DL，引風機A/B變頻出線開關(guān);3DL，引風機A/B工頻(旁路)開關(guān)。

1.3 設(shè)備運行方式

變頻設(shè)備具備遠方監(jiān)控和操作功能，在集控室分散控制系統(tǒng)(DCS)上可實現(xiàn)變頻器的開/閉環(huán)運行選擇，每臺風機之間能實現(xiàn)工頻/變頻自動切換。在正常情況下，電動機在變頻調(diào)速狀態(tài)下運行，電動機負載擋板置于全開狀態(tài)，變頻器檢修或故障狀態(tài)下可實現(xiàn)自動電動機工頻旁路運行。

2 DCS控制邏輯

2.1 順序控制系統(tǒng)(SCS)控制邏輯

保持原引風機控制聯(lián)鎖、保護邏輯不變，新增以下SCS控制邏輯。

2.1.1 引風機工頻/變頻運行信號

(1)引風機工頻方式運行。6 kV側(cè)主開關(guān)已合、3DL已合相與。

(2)引風機變頻方式運行。6 kV側(cè)主開關(guān)已合、3DL未在合閘位，1DL和2DL已合、變頻器運行相與。引風機變頻方式運行時，“引風機運行”信號產(chǎn)生了變化，由于原來的高壓開關(guān)閉合(即原引風機運行)信號已經(jīng)不能表征引風機是否真實做功，判斷引風機是否真實做功，必須由引風機變頻器輸出一定的頻率(該值待定)來衡量，因此，“引風機運行”信號由幾個信號相與組成。

2.1.2 引風機靜葉

保持原靜葉連鎖不變，增加以下連鎖:

(1)在變頻運行時，變頻器重故障，靜葉根據(jù)負荷連關(guān)到某一開度。靜葉開度與負荷關(guān)系見表1。

表1 靜葉開度與負荷的關(guān)系

(2)引風機在變頻運行時，轉(zhuǎn)速小于300 r/min，聯(lián)關(guān)靜葉。

2.1.3 允許啟動條件

引風機允許啟動條件為下列任一條件:

(1)原風機啟動允許條件保持不變，增加1DL已合，2DL已合，3DL已分且變頻器上電允許信號來。

(2)原風機啟動允許條件未變，增加1DL已分，2DL已分，3DL已合。

2.1.4 跳閘邏輯

引風機跳閘邏輯是保持原跳閘邏輯不變，增加變頻切工頻不成功跳閘。

2.1.5 出口煙氣擋板

出口煙氣擋板1和2聯(lián)鎖(邏輯未變):

(1)A，B引風機均跳閘聯(lián)開。

(2)關(guān)允許:引風機A已跳閘。

2.1.6 靜電除塵器出口煙氣擋板(邏輯未變)

(1)引風機A已合閘延時2 s聯(lián)開。

(2)引風機A，B均跳閘聯(lián)開。

(3)引風機B已合閘，引風機A跳閘聯(lián)關(guān)。

2.1.7 1DL跳閘條件

1DL跳閘條件，變頻器重故障延時1 s;合閘條件，1DL分閘延時600 s。

2.1.8 2DL跳閘條件

變頻器重故障延時1 s。

2.1.9 3DL合閘條件(均滿足)

(1)變頻器重故障延時1 s。

(2)旁路允許。

(3)引風機A已啟動。

2.1.10 變頻器啟動允許條件

(1)3DL已分閘。

(2)1DL已合閘。

(3)2DL已合閘。

(4)允許遠操。

(5)引風機A已啟動。

(6)變頻器啟動允許。

引風機B同引風機A。

2.2 自動旁路控制邏輯

在變頻器出現(xiàn)重故障時，會聯(lián)跳變頻器。由于引風機跳閘會導致機組減負荷，甚至會導致機組跳閘，故在設(shè)計自動旁路控制邏輯時，若變頻器本身出現(xiàn)故障，就會自動切換到旁路運行，這樣，可有效避免爐膛壓力波動，保證機組繼續(xù)安全運行。若變頻器出現(xiàn)嚴重故障時，電氣聯(lián)鎖會聯(lián)跳1DL和2DL，同時延時0.5 s，發(fā)“旁路允許”信號至 DCS，允許DCS合旁路開關(guān)3DL，考慮到信號傳輸和DCS掃描時間，為確保DCS準確接收并動作可靠，設(shè)計時讓DCS接收到變頻器出現(xiàn)嚴重故障后延時1 s，此時“旁路允許”信號來，DCS發(fā)3DL合閘指令，聯(lián)合3DL，讓引風機由變頻快速切換至工頻運行方式，迅速滿足機組當前負荷運行時爐壓要求。由于自動聯(lián)合旁路開關(guān)3DL時，引風機已啟動(即引風機6 kV開關(guān)合閘)，否則聯(lián)合旁路開關(guān)3DL失去意義，所以，設(shè)計旁路開關(guān)3DL聯(lián)合必須滿足3個條件:變頻器出現(xiàn)重故障延時1s、旁路允許和引風機已啟動。

在變頻器切工頻后，因為切工頻的風機出力突然增加，會造成爐壓降低，導致爐膛負壓波動，威脅機組安全。為避免這種情況發(fā)生，當1臺引風機變頻器運行信號消失后，設(shè)計時可根據(jù)當前負荷聯(lián)關(guān)其靜葉至某一開度(負荷與靜葉開度見表2，這是大方公司根據(jù)運行經(jīng)驗和歷史曲線分析得出的數(shù)據(jù))，同時另一引風機保持當前轉(zhuǎn)速運行?？紤]到變頻器跳閘后又合工頻，爐壓會有一個先升后降的過程，投自動的變頻器調(diào)節(jié)器輸出會大幅擺動，更容易造成爐壓控制不穩(wěn)。2臺風機出力平衡的問題較為復雜，采用變頻器跳閘后，2臺風機都切手動，運行人員根據(jù)負荷和爐壓的實際狀況可手動調(diào)節(jié)。

大方公司風機變頻投入運行后，發(fā)生過多次變頻器故障切換，切換過程爐壓波動都控制在了允許范圍內(nèi)，沒有引發(fā)其他保護，此切換邏輯經(jīng)歷了這些考驗，證明其能夠有效保證爐壓控制，從而保障機組的安全運行。

2011-04-18，大方公司#3機組引風機B變頻器出現(xiàn)重故障，導致引風機B變頻切工頻，其歷史曲線如圖2、圖3所示。

由歷史曲線可知，引風機B在變頻中出現(xiàn)故障，旁路自動動作，常常切換至工頻控制，爐膛壓力常常從-58.24 Pa波動至最大145.13 Pa，又恢復至控制正常水平，在切換過程中，爐壓未大幅波動，動作過程符合設(shè)計初衷。

2.3 快減負荷(RB)邏輯

當變頻器出現(xiàn)重故障時，故障風機由變頻切換為工頻運行方式，當切換不成功時，觸發(fā)RB保護動作。在RB邏輯設(shè)計時，應考慮到以下幾種情況:在變頻切工頻成功情況下，不能因切換過程中變頻信號消失、工頻信號未回誤發(fā)RB;在切換失敗情況下，能夠正常觸發(fā)RB;另外，在引風機運行過程中引風機其他保護動作跳閘引風機時，必須馬上觸發(fā)RB，而不能有延時。同時，原風機RB邏輯采用風機跳閘(即6 kV開關(guān)跳閘)來觸發(fā)RB保護動作，所以，RB邏輯設(shè)計為:變頻器運行信號消失(6 kV側(cè)主開關(guān)已合、3DL未在合閘位，1DL和2DL已合、變頻器運行相與)發(fā)4 s(正常3DL聯(lián)合時間遠小于這個時間)脈沖信號，在此過程中，3DL合閘信號未來，則聯(lián)跳風機(即聯(lián)跳6 kV開關(guān))，觸發(fā)RB保護動作，這樣不僅改動邏輯簡單、明了，而且在任何情況下都能夠避免誤動和拒動。

2.4 模擬量控制系統(tǒng)(MCS)邏輯

大方公司保持原風機工頻方式運行雙執(zhí)行機構(gòu)自動邏輯不變，新增加變頻方式運行雙執(zhí)行機構(gòu)邏輯。當A，B引風機均處于變頻方式運行時，設(shè)置專門的變頻控制邏輯，A，B引風機靜葉保持開足，通過控制引風機電動機的頻率(轉(zhuǎn)速)，改變引風機出力來調(diào)節(jié)爐壓。爐膛壓力測量值與爐膛壓力設(shè)定值比較的偏差經(jīng)新增比例-積分-微分(PID)運算后，輸出引風機變頻控制指令，運用在2臺變頻器上。

引風機靜葉與變頻器之間實現(xiàn)自動互鎖(一套投入自動，另一套禁止投入自動)。大方公司設(shè)計的模擬量控制系統(tǒng)(MCS)邏輯是2臺風機中一臺變頻，另一臺工頻時不允許投自動。

3 節(jié)能效果明顯

大方公司風機變頻改造后，對幾個月的運行數(shù)據(jù)進行了分析，發(fā)現(xiàn)節(jié)能效果十分顯著。改造前、后數(shù)據(jù)對比結(jié)果見表2。

表2 改造前、后數(shù)據(jù)對比

4 結(jié)束語

大方公司引風機變頻改造后，節(jié)能效果顯著，DCS控制邏輯經(jīng)歷了機組各種運行工況和風機由變頻到工頻切換考驗，風機在投入變頻自動后，調(diào)節(jié)品質(zhì)比工頻靜葉自動更好。?